Атомы у нас дома - Лаура Ферми

— А вы думаете, для Энрико существует что-нибудь невозможное? — спросил он с серьезным и чуть ли не укоризненным видом.

И хотя сознательная часть моего рассудка никак не соглашалась этому поверить, где-то глубоко в подсознании настойчиво пробивалась мысль, что слова Леоны и Герберта могут быть правдой. Герберт был ментором Энрико, а Леона была еще так молода, что совсем недавно проходила испытания по проверке способностей и сообразительности, как полагается в школе, и, говорят, выдержала эти испытания блестяще и получила необычайно высокую среднюю отметку. Конечно, они должны знать… Но потопить корабль в Тихом океане, находясь в Чикаго… Что ж, может быть, и открыли какие-нибудь невероятно мощные лучи…

Когда в сознании происходит борьба и ее исход не может быть решен сразу, вас начинают одолевать сомнения. Мои сомнения долго донимали меня.

Больше в этот вечер не было разговоров об адмиралах. Как всегда на таких вечеринках, пили пунш и болтали всякую ерунду, потом в гостиной поговорили немножко о войне, затеяли игру в пинг-понг и в диск, потому что Энрико всегда любил игры, а большинство наших гостей были люди молодые.

На следующий день и потом еще несколько раз я тщетно пыталась отделаться от моих сомнений:

— Энрико, ты в самом деле потопил японского адмирала?..

— А разве я потопил? — с самым невинным видом спрашивал Энрико.

— Так, значит, ты не потопил?

— Ах, я не потопил? — переспрашивал он все с тем же невозмутимым видом.

Прошло два с половиной года. Кончилась война с Японией, и как-то раз вечером Энрико принес домой переплетенную, но напечатанную на мимеографе[23] книгу.

— Тебе, быть может, любопытно будет посмотреть доклад Смита? — сказал он. — Здесь, видишь ли, есть все рассекреченные материалы об атомной энергии. Он только что разрешен к печати, это сигнальный экземпляр.

Это было далеко не легкое чтение. Я с трудом разбиралась в технической терминологии и медленно, с усилием одолевала трудный текст. Добравшись до середины книги, я наконец поняла, почему на нашей вечеринке все поздравляли Энрико. В тот день, 2 декабря 1942 года, впервые была осуществлена самоподдерживающаяся цепная реакция и первый атомный котел начал успешно работать под управлением Энрико. Молоденькая Леона Вудс считала, что это подвиг ничуть не меньше, чем если бы Энрико потопил японское адмиральское судно с самим адмиралом. Атомная бомба еще только вызревала в чреве будущего. И, конечно, Леона не могла предвидеть Хиросиму.

Действующий атомный котел был результатом напряженной четырехлетней работы, которая началась сразу же, как только в ученых кругах стало известно об открытии расщепления урана, вызвавшем такой огромный интерес среди физиков.

Опыты в Колумбийском университете, о которых я уже рассказывала, как и опыты других американских университетов, подтвердили гипотезу Энрико, что при делении ядер урана испускаются нейтроны. Из этого следовало, что теоретически цепная реакция возможна, но осуществление ее на практике казалось весьма проблематичным. Так много всяких обстоятельств было против этого, что только одна небольшая группа упрямых физиков в Колумбийском университете продолжала вести изыскания в этой области. И ей пришлось столкнуться с двумя затруднениями, которые с первых же шагов затормозили ее работу. Первое заключалось в том, что нейтроны, испускающиеся при делении ядер урана, обладали такой скоростью, что не могли вызывать деление при бомбардировке. Вторая трудность возникала в связи с потерей нейтронов: в нормальных условиях большинство нейтронов, образующихся при делении, разлеталось в воздухе или поглощалось веществом, прежде чем успевало попасть в ядро урана и вызвать деление. Нейтронов, которые успевали вызвать деление, было слишком мало для поддержания цепной реакции.

Чтобы осуществить непрерывную цепную реакцию, надо было замедлить нейтроны и тем самым значительно уменьшить их потери. Но можно ли было этого добиться?

Замедлять движение нейтронов — этот старый трюк Энрико постиг еще в Риме, когда он и его друзья обнаружили необычайное действие парафина и воды на нейтроны. Поэтому группа, работавшая в Колумбийском университете — Сцилард, Цинн, Андерсон и Энрико, — приступила к опытам по делению ядер урана под водой. Вода, как они говорили, действовала у них в качестве замедлителя.

После нескольких месяцев исследований они пришли к заключению, что ни вода, ни какое-либо иное водородсодержащее вещество не пригодны в качестве замедлителя. Водород поглощает слишком много нейтронов, и в силу этого цепная реакция становится невозможной.

Лео Сцилард и Ферми решили использовать в качестве замедлителя углерод. Они полагали, что углерод будет в достаточной мере замедлять нейтроны, а поглощать их будет меньше, чем вода. Но для этого углерод должен обладать очень высокой степенью химической чистоты. Всякие примеси отличаются необыкновенной способностью поглощать нейтроны.

Сцилард и Ферми задумали соорудить нечто такое, что, по их рассуждению, должно было обеспечить цепную реакцию. Это сооружение должно было представлять собой кладку из слоев урана и очень чистого графита; пласты чистого графита должны были чередоваться с пластами графита с вставленными в него стержнями урана, иначе говоря, они решили построить pile, или котел[24].

Атомный котел неизбежно должен быть весьма громоздким сооружением. Если он будет недостаточно велик, нейтроны будут ускользать в воздух прежде, чем успеют столкнуться с атомом урана, и, следовательно, будут пропадать для расщепления и для атомной реакции. Но какой величины должен быть атомный котел, этого еще пока никто себе не мог представить.

Но разве так уж было важно, знают ученые или нет, какой величины должен быть атомный котел? Казалось бы, все, что им надо было делать, это просто класть один на другой пласты графита, перемежая их стержнями урана, до тех пор, пока не будет достигнута критическая величина котла, при которой начнется цепная реакция. Они могли также строить котел любой формы — кубической, пирамидальной, овальной, сферической — и в процессе работы выяснить, какая форма окажется наилучшей.

Но все это оказалось не так просто. В Соединенных Штатах можно было раздобыть всего-навсего лишь несколько граммов металлического урана, а графит, имевшийся в продаже, отнюдь не отвечал требованиям необходимой химической чистоты.

В новом университетском словаре Уэбстера издания 1951 года говорится, что графит представляет собой «мягкий черный природный углерод с металлическим блеском, часто именуемый плюмбаго, или черный свинец; применяется для карандашей, тиглей, смазочных веществ и прочее…» На атомный котел, построенный в 1942 году, — а он, разумеется, входил в это «и прочее», — пошло бы столько графита, сколько потребовалось бы на то, чтобы сделать карандаши для всех живущих на нашей планете мужчин, женщин и детей. Сверх того, графит для котла должен отличаться неслыханной доселе химической чистотой. Итак, ученым пришлось запастись терпением.